Въведение
Механичните вибрации възникват по естествен начин, например при земетресения, и се срещат в почти всички технически и автомобилни системи. Те оказват значително влияние върху устойчивостта на инженерните конструкции, могат да повредят разположените в близост машини и често са придружени от смущаващ шум. За да се избегнат тези смущения, се използват гумено-метални буфери за отделяне на основната конструкция от земята.
В реалните приложения техническите еластомерни продукти обикновено са подложени както на: статични, така и на динамични механични натоварвания. В зависимост от приложението статичното и динамичното натоварване могат да варират в широк диапазон. Статичното натоварване доста често е свързано със собственото тегло на продукта и може да се променя с времето (напр. лек автомобил с 1 до 4 пътници, резервоар за гориво: празен или пълен). Вибрациите, дължащи се на работещия двигател на превозното средство и процесите на шофиране, наслагват осцилиращо динамично механично натоварване. Могат да се проявят всички режими на статично натоварване, като компресия, опън и срязване.
Пренасянето на такива реални условия на работа от практиката в лабораторията може лесно да се извърши със системата за високонатоварени машини DMA GABO Eplexor®. За някои приложения обаче, като например гумени транспортни ленти, задвижващи ремъци или гумено-метални буфери, нормалната употреба се характеризира със статично предварително натоварване, по-малко от действителното динамично натоварване. Такива профили на натоварване предизвикват усложнения при анализа на механичните свойства на изследвания компонент, тъй като се получава временна загуба на контакт между образеца и държача на образеца в режим на компресия. В този случай обикновено не е възможно да се извърши правилно изпитване без артефакти.
Благодарение на подходящите държачи за проби, DMA GABO с висока сила Eplexor® може да преодолее това техническо ограничение. Нека да демонстрираме това с реално приложение.
Гумено-металните буфери се използват за изолиране на удари и изолиране на вибрации. Те се изработват от различни каучукови материали и се предлагат в много форми и размери. На фигура 1 са показани два различни типа цилиндрични гумено-метални буфери. Каучуково-металният буфер с два болта е дълъг 25 mm и има диаметър 20 mm. Гумено-металният буфер с един болт с шип и един отвор с резба е с дължина 40 mm и диаметър 40 mm.
За монтиране на гумено-металния буфер на високоскоростния DMA GABO Eplexor® се използват подходящи държачи за проби с удължители. На фигура 2 е показан монтиран цилиндричен гумено-метален буфер с един болт с шпилка и един отвор с резба върху High-Force DMA GABO Eplexor®.
Измерването на времето е извършено при стайна температура и честота 10 Hz. Статичното натоварване е увеличавано през интервали от 120 секунди на различни стъпки от 0 N до 140 N и след това е намалявано до 7 N. Динамичното натоварване е поддържано постоянно през цялото време на измерването при 200 N. На фигура 3 е показан времевият профил на статичното и динамичното натоварване по време на измерването, съответно Fstat и Fdyn.
Съществуващите механични деформации в гумено-металния буфер могат да бъдат получени, като се вземат предвид геометричните фактори. На фигура 4 е показана статичната деформация εstat в синьо и динамичната деформация εdyn в червено.
Вижда се, че статичната деформация остава по-малка по време на почти цялото измерване, отколкото динамичната деформация. Използването на подходящи държачи за проби предотвратява временната загуба на контакт между пробата и държача. Следователно тази измервателна уредба позволява надеждно пренасяне на реалните условия на работа на гумено-металния буфер от практиката в лабораторията. Сега е възможно да се направят надеждни заключения (без артефакти) за реалното механично поведение на гумено-металния буфер по време на приложение.
На фигура 5 е показан времевият профил на модула на еластичност |E*| и коефициента на загуби tanδ за гумено-металния буфер при стайна температура и честота 10 Hz. Модулът на еластичност |E*| намалява с течение на времето. Като функция на времето за измерване на динамичното напрежение се получава зависима от времето деформация ε(t) на гумено-металния буфер. Това поведение напомня на тестовете за пълзене. Пълзенето е свързано с увеличаване на деформацията при постоянно натоварване (вж. фигура 4). Тъй като динамичното натоварване е постоянно във времето, съгласно закона на Хук модулът на еластичност |E*| трябва да намалява. Различните пренасяни тежести, симулирани чрез различни статични натоварвания, почти не оказват влияние върху модула на еластичност |E*|, тъй като те са по-малки от динамичното натоварване.
Коефициентът на загуби tanδ намалява с течение на времето, тъй като вътрешното триене намалява. Образецът се отпуска.
Заключение
Беше показано, че реални ситуации на натоварване за приложения като гумено-метални буфери - при които нормалната употреба се характеризира със статично предварително натоварване, по-малко от действителното динамично натоварване - могат лесно да бъдат тествани с помощта на високонатоварващия DMA GABO Eplexor®. High-Force DMA GABO Eplexor® осигурява резултати, които са точни и без артефакти, благодарение на своята гъвкавост и пригодността на използваните държачи за проби.
High-Force DMA GABO Eplexor® предлага уникално предимство за правилно изпитване не само на прости и основни материали, но и на готови продукти по време на работа.